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以震為鏡（三）：算算看地震危害有多大？

103/12/11 11897

李柏昱｜國立臺灣大學地理環境資源學系

臺灣地震頻繁，建築物的耐震能力顯得更為重要，攸關民眾居住與生命財產安全，國家重大工程面對地震的安全要求必須有更高的耐震標準，但是該如何合理評估各地的地震威脅，而不至於超出工程極限與財務允許範圍？本次專訪，請財團法人中興工程顧問社的鄭錦桐博士詳細解釋地震危害度的計算方法.、遭遇限制，以及如何應用在事前減災的風險控制當中。

地震危害度（Sesmic Hazard Analysis）說穿了其實就是大家比較熟悉的地震災害潛勢，也就是地震災害發生的潛在可能，評估項目包含可能的地震規模、與震源的距離，以及當地所可能遭受到的地振動（ground motion）大小。

地震是斷層錯動釋放出能量所造成的結果，直接造成鄰近地區地表發生振動，並由地振動造成後續一連串的地震相關災害，諸如地表錯動、斷裂與變形、山崩、土壤液化、火災、海嘯等等。因此，一個地區的地振動大小與其受到地震災害的可能性息息相關，在嚴謹的定義上，地震危害度即是地振動大小的評估。目前計算地震危害度的方法主要有定值法（Deterministic Method, DSHA）以及機率法（Probabilistic Method, PSHA）兩種。

定值法，簡單明瞭但過於保守

定值法為較早期的方法，其觀念是「只考慮一個威脅本地最大的斷層震源」，換句話說就是用最糟糕的情形進行最保守的評估，以這條威脅最大的斷層活動性衡量建築結構所在地需要的耐震標準。由於定值法計算單純，而且結果對於使用者而言簡單明瞭，是討論地震危害度的基礎。例如核電廠進行耐震設計時，只找尋距離核電廠最近，而且最可能產生大規模地震的斷層。

然而，定值法的簡單明瞭，卻也成為其一大缺陷。例如，定值法的結果過於武斷，但是影響地振動的各種參數都存有一定的變異程度，例如建築物周遭各斷層發生地震的機率？地振動大小隨距離遞減的程度？定值法都並無法回答這些問題。

此外，由於定值法是最保守的評估，考慮到地震規模越大越為罕見，最強的地振動發生機率相當低，如果依據此結果進行建築耐震設計，會造成建築耐震成本過於昂貴甚至無法施工。鄭博士說「我們在討論時，不能無限上綱去擔心一個不大可能發生的情境，反而該去討論一個較常發生的狀況，但一旦某種情況被確認是會造成危害的，就必須要認真思考面對。」

機率法，海納百川解決不確定性

相對而言，機率法考慮附近多個可能造成威脅的震源，並將每種可能都納入計算過程中，能合理並客觀評估強地振動的發生機率，然而機率法該如何處理地震中各項參數不確定的問題呢？

機率法計算地震危害度時，會利用「邏輯樹（logic tree）」的概念，將眾說紛紜的各種說法通通納入，「在還沒發生（地震）之前，誰都有可能是對的，（機率法）希望能同時容納所有的意見，可信度高的理論或情境會賦予較高的權重。」鄭博士說，因此機率法不會是武斷的單一結果，而是給予一個範圍或是區間，提供決策者根據其風險考量決定採用的設計值。

然而，機率法的缺點就是計算過程繁複，結果也不如定值法明確，受各種不同情境的權重影響甚大。有時候，原本機率法想要減少地震危害度評估中的不確定性，在納入各家說法後不確定性反而提升！

資料不足限制地震危害度計算

在推估地振動大小時，不管定值法還是機率法都會遇到兩個關鍵問題：這個地方可能遭受最強的地振動多大？以及地震多久會發生一次？今天要做地震危害度評估，需要根據過去的統計資料建立模式來進行預測，但是台灣有地震儀器觀測以來不過一百多年，要用來預估周期長達好幾百年甚至上千年的地震，資料量不足當然會影響地震危害評估上的可靠性、應用性。

鄭博士指出，斷層的資料不足正是台灣地震危害度研究的一大限制，「我們對於活動斷層了解不足，因為只有知道斷層在哪邊，才會設定它是個可能發生地震的震源，才能做出符合想像的結果。如果不知道斷層在那邊，就不會知道會有怎樣的結果。」

目前臺灣除了中央地質調查所公布的33條活動斷層，鄭博士認為更大的潛在問題是盲斷層。在地調所的活動斷層地圖中，只畫出在地表就可看見斷層破裂與錯動的斷層，例如車籠埔斷層就在中部地區造成的各種隆起、地表落差。但有時候，引發地震的斷層從地表無法觀察到，此類斷層就被歸類為「盲斷層」，依然對各地的建築結構帶來威脅，如果要計算地震危害度，「怎麼可能不考慮盲斷層！」。

此外，斷層的長度也是一大問題，根據過往經驗，斷層斷裂的長度越長，地震規模越大。但是臺灣對於延伸到海外的斷層幾乎一無所知，這些斷層往外海延伸多長？走向為何？都還需要更多的地質調查。

理論限制，提高評估困難

除了資料不足外，地震危害度的一些理論假設，造成地震危害度結果並不吻合實際狀況。其中很重要的假設：每次地震跟前一次的地震之間無相關性，但大家都知道大地震後會餘震不斷，地震危害度理論只能假設這些地震全部彼此無關，或是將餘震忽略不記。

另外還有一個有違實際情狀的假設：每個時間點地震發生的機率維持定值。鄭博士比喻，可以想像有人手持木板，穩定持續折彎木板，木板會逐漸彎曲、最終斷裂，這個假設認為不論他剛開始施力、或是木板斷裂前的那一瞬間，木板斷裂的可能性是一樣的，但經驗告訴我們隨著時間的流逝，斷裂的機率理應逐漸升高，而非固定。

在地震的情形中亦是如此，台灣屬於造山帶，斷層隨板塊擠壓不斷累積能量，但是地質環境會隨時間不斷改變，不同斷層或者同一條斷層沿線各處的地質條件也不盡相同，這些變因都會影響下次斷裂釋放能量的時間點，以及不同時間點發生地震的機率。

地震危害度提供風險控制的基礎

地震危害度還有諸多理論與技術限制，它對於我們一般民眾的生活或是政策有什麼影響？鄭博士說，從防災減災的角度觀之，最重要的不是危害度的結果，而是民眾與政府看到地震危害度的分布圖後，在地震發生前可以依據自身的情況與不同的風險考量、採取不同的風險控制。例如多投資一點防震工程，或選擇概括承受地震災害的損失；或多買一些災害險、將風險轉移給保險公司，甚至乾脆直接搬離高風險地帶，每個作法都是每個人不同價值觀和能力下的不同選擇。地震危害度的工作，就是提供民眾選擇應變方案時的可靠參考依據。

然而，鄭博士憂心「如果民眾過度期許政府能幫忙處理所有風險，期許政府會主動耗費巨資興建防災措施，但是這等於是變相鼓勵民眾住在危險地區。而且，因為政府會在災後處理一切損失，實際上仍是納稅人被剝兩層皮。」

較為正確的觀念與做法是，各地居民必須自行負擔居住地的風險，在歐洲國家，政府會幫忙評估災害發生的風險以及興建減災措施的金額，由社區居民自行決定是否興建以及負擔興建費用，如果社區認為不需要，災後損失也是由社區居民自行承擔。目前台灣最怕的是政府鴕鳥心態，至今仍不推動與公布各地的地震危害度，讓民眾誤踩地雷，置民眾於險境中。

鄭錦桐博士說，地震危害度的研究，就像在研究上帝擲的骰子，依據過去出現過的點數統計，預測未來出現各點數的機率？然而我們根本不知道上帝之骰長得怎樣，永遠都會有不確定性存在。所有臺灣人都必須面對地震的不確定性，如何自行控管本身與家庭的地震災害風險，極需每個人仔細思考。（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所

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